BG64759B1 - Модул за транспортиране на флуиди - Google Patents

Abstract

Модулът ще намери приложение във всички области на техниката, като медицина, енергетика, нефтодобив, хидротранспорт, напоителни системи, комуникационни системи, водоснабдяване, машиностроене и други за транспортиране на флуиди. Конструкцията му е опростена. Създадена е възможност за транспортиране на течности с различно относително тегло, включително вискозни, на неограничено разстояние и височина. Равномерно се разпределя и регулира налягането по дължината на гъвкавия тръбен елемент и във всяка точка по дължината на модула, като се намалява разходът на материали. При транспорт на колоидни течности се избягва разслояването им. Модулът включва гъвкав тръбен елемент (1), около който, по линия, подобна на винт, е разположен най-малко един допълнителен гъвкав тръбен елемент (2), отворен в двата си края - входящ (3) и изходящ (4). Елементът (2) е фиксиран неподвижно към елемента (1), а във всеки допълнителен гъвкав тръбен елемент (2), по дължината му и напречно на сечението му, има разположени клапи (5), способни да пропускат флуид (6) в една посока. Елементите (2) са разположени равномерно или на групи по дължината на гъвкавия тръбен елемент (1), а около тях е възможно да има втори външен гъвкав тръбен елемент (9).

Description

(54) МОДУЛ ЗА ТРАНСПОРТИРАНЕ НА ФЛУИДИ

Област на приложение

Изобретението се отнася до модул за транспортиране на флуиди, който ще намери широко приложение във всички области на техниката, кьдето е необходимо осъществяване на транспорт на флуиди, като медицина, енергетика, нефтодобив, хидротранспорт, напоителни системи, комуникационни системи, водоснабдяване, машиностроене и др.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е модул за транспортиране на флуиди, който се състои от присъединителни елементи и помпена част. Присъединителните елементи включват твърда основа, над която има флуидопровод, представляващ гъвкав тръбен елемент, над който е разположена основна плоча с надлъжен прорез, завършваща с двойка носещи конзоли. Флуидопроводът е присъединен от едната страна към входяща тръба и от другата към изходяща тръба. Помпената част е монтирана към носещите конзоли чрез паралелограмна структура, включваща по две шарнирни опори към носещите конзоли и две — към водач на помпения механизъм. Водачът е фиксиран върху опорна плоча, монтирана върху основната плоча. Едностранно на водача е фиксирана пружина, свързана с опорната плоча на водача. Към него е монтиран стъпков двигател, свързан с вал със зъбци. Зъбците са разположени така, че при движението на вала, всеки от тях придава поредно постъпателно движение на палци, монтирани във водача и наредени един до друг по дължина на надлъжния прорез на основната плоча. Постъпателното движение на тези палци е към гъвкавия тръбен елемент и назад. При притискането на стената на гъвкавия тръбен елемент (флуидопровод) от поредния палец, наличната течност в него се премества напречно на направлението на движението на палците. По този начин притискането с палците създава помпащ ефект. [1]

Известният модул има сложна конструкция, която изисква изключителна прецизност на изпълнение. Това я прави използваема само в особени условия, по-специално - клинични - и е предназначена за системи за извършване на вливания. В областта си на приложение, известната конструкция създава неблагоприятни условия, тъй като при вливанията, транспортираните кръвни клетки могат да бъдат деформирани при притискането от палците. Модулът е предназначен за конкретен тип задвижване, като не е възможно използване на природни източници на енергия, ако бъде прилаган за други цели. Необходима е специална система за предпазване от създаване на свръхналягане, за следенето на което е необходимо включване на допълнителна следяща и регулираща система. Модулът не може да бъде използуван за транспортиране на флуиди на произволни разстояния и височини, тъй като при подаването им на големи височини се увеличава налягането, при което работи гъвкавия тръбен елемент, а това води на свой ред до необходимост от увеличаване на дебелината на тръбите и, съответно, намаляване на еластичността им, т.е. води до неефективност при подобни условия.

Известен е и модул за транспортиране на флуиди, представляващ пренасящ модул от помпа, който включва гъвкав опорен елемент с торообразна повърхност, изработен от еластичен материал. Опорният елемент е разположен така, че оста му е подковообразна, а върху торообразната повърхност на опорния елемент, по линия, подобна на винтова, е разположен гъвкав тръбен елемент, отворен в двата си края. Битките на гъвкавия тръбен елемент са разположени с възможност да се притискат една към друга. Флуидът се подава през единия отворен край на гъвкавия тръбен елемент. При завъртане на края на опорния елемент около оста му, витките на обхващащия го гъвкав тръбен елемент се притискат една към друга и изтласкват флуида по дължината му до другия му отворен край. По този начин се осъществява изпомпването на флуида и преноса му до друго място. [2]

Известното решение дава възможност да се пренасят само течности, които не съдържат биологични клетки, например кръвни, тъй като конструкцията на пренасящия модул на помпата създава опасност те да бъдат деформирани при притискането на витките на гъвкавия тръбен елемент. Освен това, предвид особената форма на опорния елемент, с известния модул не е възможно пренасяне на флуид на произволни разстояния и височини, тъй като при подаването им на големи височини ще е необходимо увеличаване на сечението на опорния еластичен елемент и за избягване на провисването му - съответно вкоравяване на конструкцията му. От своя страна, това ще увеличи неоправдано разходите по задвижването и укрепването на модула. Известният модул е неприложим и в случаите на пряко използване на природни източници на енергия, ако бъде прилаган за стопанска дейност, поради особеностите на формата и свързването му с източника на задвижване.

Техническа същност на изобретението

Задача на изобретението е да се създаде модул за транспортиране на флуиди, който да бъде лесен за производство, да дава възможност за преодоляване на произволно избрана височина или разстояние и да позволява използването на различни задвижвания, като не позволява деформация или механично нарушаване на пренасяни биологични материали.

Модулът за транспортиране на флуиди включва гъвкав опорен елемент, около който, по линия, подобна на винтова, е разположен наймалко един гъвкав тръбен елемент, отворен в двата си края. Съгласно изобретението, гъвкавият опорен елемент е тръбен, а гъвкавият тръбен елемент е фиксиран неподвижно към него. Във всеки гъвкав тръбен елемент, по дължината му, напречно на сечението му, има разположени клапи, със способност да пропускат флуид в една посока.

Подходящо е гъвкавите тръбни елементи да имат сечение от вида на елипсовидното.

Гъвкавите тръбни елементи могат да са разположени както равномерно (на равни разстояния един от друг), така и на групи по дължината на гъвкавия опорен тръбен елемент.

Възможно е около допълнителните гъвкави тръбни елементи да има втори външен гъвкав опорен тръбен елемент.

Предимствата на изобретението се състоят в опростената конструкция и създадената възможност за транспортиране на течности с различно относително тегло, включително вискозни, на неограничено разстояние и височина. Поради почти равномерното разпределение на налягането по дължина на гъвкавия опорен тръбен елемент, разходът на материали е малък и се дължи на тънките стени на образуващите модула тръбни елементи. В случай, че модулът се използва за транспортиране на кръвни продукти или други продукти, прилагани в медицината, в които са налице живи клетки, той не уврежда тяхната цялост, тъй като няма смачкващи елементи, нито голяма разлика в наляганията на течно стта между два участъка. Няма високи скорости при обтичане и е избегнато деструктивното им влияние при рязка смяна в наляганията. При транспорт на колоидни течности, благоприятно влияние оказва сепарирането на течността по дължина на гъвкавите тръбни елементи, тъй като се избягва разслояването й. Налице е възможност за регулиране на налягането във всяка точка по дължината на модула, както и възможност за използуване на различни енергоизточници за осъществяване на преместване на оста на гъвкавия опорен тръбен елемент, включително използване на енергията на вятъра за реализиране на преместването и, съответно, изпомпването.

Кратко пояснение на фигурите

Примери за изпълнение на изобретението са посочени на приложените фигури, кьдето:

фиг. 1 представлява изглед на модул, съгласно изобретението;

фиг. 2 - поглед по А от фиг. 1;

Фиг. 3 - част от модула от фиг. 1 в огънато състояние;

фиг.4- част от модула от фиг.1 в огънато състояние, но в противоположна посока;

фиг.5 - частичен надлъжен разрез по Б-Б от фиг. 1 в увеличен мащаб;

фиг.6 - вариант на изпълнение на изобретението, при който допълнителните гъвкави тръбни елементи са два;

фиг.7 - поглед по В от фиг.6;

фиг.8 - надлъжен разрез през модула, съгласно изобретението, при вариант на изпълнение, когато е монтиран външен втори гъвкав тръбен елемент.

Примери за изпълнение на изобретението

Модулът за транспортиране на флуиди, както е показано на фиг. 1, включва гъвкав опорен тръбен елемент 1, около който, по линия, подобна на винтова, е разположен най-малко един гъвкав тръбен елемент 2, отворен в двата си края

3,4. Гъвкавият тръбен елемент 2 е фиксиран неподвижно към гъвкавия опорен тръбен елемент 1. Във всеки гъвкав тръбен елемент 2, по дължината му, напречно на сечението му, има разположени клапи 5, със способност да пропускат флуид 6 в една посока.

Гъвкавият опорен тръбен елемент 1, както и гъвкавите тръбни елементи 2 могат да имат произволно напречно сечение като многоъгълно, кръгло, правоъгълно и т.н. Изборът на напречно сечение зависи от конкретния провеждан флуид 6, обема му, конкретното място на приложение на модула и други производствени и технологични фактори. Условието, на което следва да отговаря напречното сечение на гъвкавите тръбни елементи, е да подлежи на деформация, която да може да бъде възстановена при обратно сгъване, като при това да е избегната концентрацията на напрежения и скорост на потока. На фигури 2 и 7 е показано напречно сечение на гъвкавия опорен тръбен елемент 1 с форма на кръг и на гъвкавите тръбни елементи 2 с форма на елипса. Друга форма също би била подходяща. Гъвкавите тръбни елементи 2 следва да имат напречно сечение, което да позволява увеличаването и намаляването му при деформация на гъвкавия опорен тръбен елемент 1. При едно предпочитано изпълнение, напречното сечение на гъвкавите тръбни елементи 2 е от вида на елипсовидното.

Съгласно показаният на фиг. 6 и 7 вариант на изпълнение, гъвкавите тръбни елементи 2 са два, разположени в група. Те могат да бъдат и повече, в зависимост от количеството флуид, което следва да се транспортира, както и от характеристиките му. Гъвкавите тръбни елементи 2 могат да бъдат разположени и равномерно по дължина на гъвкавия опорен тръбен елемент 1, което не променя действието на модула и не излиза извън обхвата на изобретението.

Единият отворен край 3 на гъвкавите тръбни елементи 2 е вход, а другият 4 - изход. Обикновено единият отворен край 3 на гъвкавите тръбни елементи 2 е разположен, например, във водоем 7, от който ще се черпи вода - фиг. 1 клапите 5 са разположени така, че да пропускат флуида 6 по посока на другия отворен край 4 на гъвкавите тръбни елементи 2, където е осъществено свързване на тръбопровод 8 или резервоар на потребител - фиг. 6.

Модулът може да бъде разположен и като свързващ два тръбопровода чрез гъвкавите тръбни елементи, за транспортиране на флуид от единия тръбопровод в другия (непоказано).

Възможно е изпълнение на изобретението и при вариант, при който около гъвкавите тръбни елементи 2 да има втори външен гъвкав опорен тръбен елемент 9, както се вижда на фиг. 8. С това се подобрява действието на модула, което се дължи на допълнителната деформация, която външният гъвкав опорен тръбен елемент 9 създава в напречното сечение на гъвкавите тръбни елементи 2.

Няма ограничения по отношение на дължината на гъвкавия опорен тръбен елемент 1.

Материалът за изработване на гъвкавия опорен тръбен елемент 1 и на гъвкавите тръбни елементи 2 може да бъде, за предпочитане - пластмаса. Възможно е използването и на тънкостенен метал от вид, позволяващ многократно сгъване, както и на комбинация от материали, позволяващи осъществяване на изобретението.

Приложение на изобретението

Модулът се поставя, например, в резервоар 7 с течност така, че единият от отворените краища на гъвкавите тръбни елементи 2 до първата витка да е потопен в течността или поне първата витка да бъде запълнена с течност в началния момент - фиг. 1. След това гъвкавият опорен тръбен елемент 1 се огъва, което води до деформации и на гъвкавите тръбни елементи 2, както е показано на фиг. 2. Както се вижда на фигурата, огъването е еднократно. При това въздействие по дължината на гъвкавите тръбни елементи 2 се оформят участъци, които са конвексни (разтегнати) 10 и съвпадат с изпъкналата част на огъвката. Във вдлъбнатата част, оформена при огъването, в гъвкавите тръбни елементи 2 се образуват конкавни (свити) участъци 11, редуващи се с разтегнатите 10. При това, в конвексните участъци 10 напречното сечение увеличава площта си, а в конкавните 11 -я намалява. Обемът на конвексния участък 10 става по-голям от този на конкавния 11 и налягането в конвексния 10 се понижава под това на конкавния 11. Така течността се придвижва в посоката, в която клапите я пропускат от конкавните участъци 11 в посока към следващите конвексни участъци 10.

Ако еднократната деформация не е извела количеството флуид, необходимо на конкретното място, се прилага повторна деформация в друга посока, като цикълът се повтаря до преместване на необходимите количества флуид на необходимото място.

Възможно е да се предвиди осъществяване на огъването на няколко места, когато гъвкавият опорен тръбен елемент е с голяма дължина или няма достатъчно място.

Деформациите могат да бъдат осъществени в зависимост от конкретните условия за транспортиране на флуид, както ръчно, така и с допълнителни устройства и/ или двигатели, а също и чрез природни енергийни източници. На показаните примери със стрелка е показана силата на въздействие на тези източници. Самите устройства, които се използват за осъществяване на деформацията, не са показани на фигурите, тъй като те са известни и не представляват сами по себе си предмет на изобретението. Техните връзки с гъвкавия тръбен елемент 1, за осъществяване на предаването на усилието за деформирането му, представляват обикновено инженерно проектиране и зависят от конкретното устройство и доколкото се подбират от известните конструктивни решения, са обхванати като такива от настоящото и изобретение.

Тъй като няма ограничения по отношение на дължината на гъвкавия тръбен елемент 1, то няма ограничения и на височината, разстоянието или посоката, на която може да бъде транспортиран флуидът 6. Транспортиращата способност зависи от броя на витките на гъвкавите тръбни елементи 2, от разположението на клапаните 5, от размера на сечението на всеки от елементите, както и от големината на деформациите, задавани на гъвкавия опорен тръбен елемент 1.

Възможно е модули от вида на този, съгласно изобретението, да бъдат разполагани като припомпващи съоръжения по дължината на тръбопроводи, доставящи течност на далечни разстояния, като например напоителни системи, петролопроводи и други подобни.

Конструктивните особености на модула съгласно изобретението създават възможност за регулиране на налягането във всяка точка по дължината му. Това позволява модулът да се използува и като регулатор на налягане.

Патентни претенции

Claims (5)

1. Модул за транспортиране на флуиди, включващ гъвкав опорен елемент (1), около който, по линия, подобна на винтова, е разположен най-малко един гъвкав тръбен елемент (2), отворен в двата си края (3,4), характеризиращ се с това, че гъвкавият опорен елемент (1) е тръбен, а най-малко един гъвкав тръбен елемент (2) е фиксиран неподвижно към гъвкавия опорен тръбен елемент (1), при което във всеки гъвкав тръбен елемент (2), по дължината му, напречно на сечението му, има разположени клапи (5), със способност да пропускат флуид (6) в една посока.

2. Модул съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че гъвкавите тръбни елементи (2) имат сечение от вида на елипсовидното.

3. Модул съгласно претенция 1 или 2, характеризиращ се с това, че гъвкавите тръбни елементи (2) са разположени равномерно (на равни разстояния един от друг) по дължината на гъвкавия тръбен елемент (1).

4. Модул съгласно претенция 1 или 2, характеризиращ се с това, че гъвкавите тръбни елементи (2) са разположени на групи по дължината на гъвкавия опорен тръбен елемент (1).

5. Модул съгласно която и да е от претенции 1 до 4, характеризиращ се с това, че около гъвкавите тръбни елементи (2) е разположен втори външен гъвкав опорен тръбен елемент (9).

Приложение: 8 фигури

Литература

1 US 5542826.